柔性叶片水轮机数值模拟研究

分析柔性叶片结构和力学特性,建立了多节点动力学方程,提出了柔性叶片流固耦合的求解思路;结合实验研究,建立了3个转角位置的物理模型,采用UDF(User-Defined Function)控制动网格,实现不同转速下柔性叶片水轮机的数值模拟,研究了尖速比、弧弦比等对柔性叶片水轮机水动力特性的影响,数值模拟结果与实验值吻合较...     

海流能柔性叶片水轮机获能区的分析与研究

以柔性叶片水轮机获能区的研究为重点,分析柔性叶片水轮机的受力特性,提出正负获能区的概念,明确获能区的分布情况,在此基础上提出一种通过减小负获能区的不利影响来提高柔性叶片水轮机整体获能能力的方法,并利用数值模拟和水槽模型实验进行分析和验证。最后根据柔性叶片水轮机获能区的特点,针对不同的环境条件提出相关工程应用方案。     

柔性叶片水流发电模型实验研究

提出一种新型海洋潮流能发电获能装置——柔性叶片水流发电装置,该装置不同于传统刚性叶片水轮机的最大特点为采用柔性材料制作叶片。制作几种不同形式的柔性叶片水流发电装置模型,在中国海洋大学教育部重点实验室大型风-浪-流水槽中进行模型实验,对其水动力学特性进行验证,并进一步对柔性叶片安装方式、叶片的形状等与水流发电装置获能系数之间的关系进行了研究。研究结果表明,柔性叶片水流发电装置具有适合于海洋潮流能特点的水动力学性能,在海洋潮流能开发利用中具有较好的应用前景。     

一种新型垂直轴潮流能水轮机性能的初步研究

针对普通潮流能垂直轴3叶片水轮机难以自行启动的缺点,文章提出了一种新型6叶片水轮机。通过数值模拟和模型试验两种方法,分别研究了新型6叶片水轮机与普通3叶片水轮机的自启动性能和能量捕获性能,并将两者进行了比较分析。研究结果表明,新型6叶片水轮机的总体性能优于普通3叶片水轮机,是一种很有发展潜力的结构形式。     

长短叶片水轮机内三维粘性流动数值研究

基于RNG κ-ε湍流模型和三维时均N-S方程,计算了长短叶片水轮机全流道三维粘性流动数值,获得了长短叶片水轮机各过流部件内的流场在设计和非设计工况下的流动特性.计算结果可为长短叶片水轮机的水力设计及过流部件的优化设计提供参考.     

基于CFD的微水头双向水轮机叶片比选及整机性能分析

针对微水头双向灯泡贯流式水轮机叶片翼型和形状对其性能的影响,在相同设计水头下,对3种叶片的微水头双向贯流式水轮机进行了CFD数值模拟,对比分析了正反向工况下3种叶片的水轮机的外特性(流量、效率、出力)、叶片表面静压分布和相对流速矢量分布,最终确定了叶片C为较优叶片,进而分析了较优水轮机模型下的各部分水头损失以及内部流场规律。结果表明,正向工况下由于灯泡体后置,使得出水流道内出现回流、漩涡等不良流态,增加了撞击损失,故正向工况的效率低于反向工况。     

长短叶片水轮机转轮气液两相流的数值模拟

为降低水轮机运行过程中的空化现象并提高经济效率,以长短叶片混流式水轮机HLA351 LJ 170原型机为研究对象,采用完整的空化流模型和商用CFD软件FLUENT中的Mixture多相流无滑移模型,在大流量工况下对长短叶片混流式水轮机进行了气液两相流数值模拟。计算结果表明,该工况下长短叶片水轮机转轮流速、压力分布合理,水力性能较好。由此预测了长短叶片水轮机空化发生的部位和程度,对水轮机优化设计或改型等具有重要的指导意义。     

基于升力法的贯流式水轮机叶片设计及可行性分析

根据升力法设计轴流式水力机械转轮叶片的基本原理、方法和步骤,设计了贯流式水轮机叶片,建立了贯流式水轮机的三维模型,并基于Fluent,采用RNG κ-ε双方程湍流模型和SIMPLEC算法对设计叶片进行了数值模拟,得到了叶片表面压力和速度云图、流场流线和速度矢量图,并估算出水轮机水力效率。结果表明,采用升力法进行贯流式水轮机叶片设计具有可行性。     

一种新型潮汐能水轮机的性能分析

文章基于CFD和模型实验的方法为国内某工程开发了一种转轮直径为0.8 m的新型超低水头潮汐能水轮机。利用数值模拟的方法对海工及机组模型进行1∶1的建模,并根据当地潮差数据确定计算工况点。对比分析了水轮机的内特性和5种不同叶片安放角下水轮机的出力和效率,确定了不同潮差对应的机组进出口水头。在此基础上,利用数值模拟确定的机组进出、口水头进行转轮直径为0.4 m的模型实验,对比分析了5种叶片安放角下模型的出力和效率,并对叶片安放角为28°的模型实验数据和数值模拟数据进行了对比,发现两者的数据比较接近,由此验证了数值模拟的可靠性。     

基于Fluent的叶片展长对卧式水轮机水动力性能影响的数值研究

提出了一种能够利用波浪能发电的装置,其吸收海水能量的主要构件是卧式水轮机.为了研究卧式水轮机的水动力学性能,采用有限体积法,并利用非定常SST k-ω湍流模型和滑移网格技术,对其进行了三维数值模拟与实验研究,分析了在六种不同叶片展长下叶轮的水动力学特性.通过将数值计算结果和实验结果进行比较,验证了SST k-ω湍流模型和滑移网格技术的可行性.结果发现:叶片展长递增对水轮机叶片的合力系数几乎没有影响,但是对轮机转矩系数和叶轮能量利用率影响很大;在低尖速比时,叶片展长对水轮效率影响不大,当尖速比大于2.5时,叶片展长对水轮效率的影响明显加大;叶片展长越长,叶片切向力越大,水轮机对水能的吸收能力越强.